Пример расчёта бурильной колонны при использовании забойных двигателей.

Особенностью расчёта бурильной колонны при использовании забойных двигателей является то, что касательными напряжениями в силу их незначительности пренебрегают. Расчёт начинают с определения допустимой глубины спуска одноразмерной колонны или секции бурильных труб с учётом коэффициента запаса прочности на разрыв, затем производят расчёт на избыточное внутреннее и при необходимости наружное давления, а также проверочный расчёт на прочность в клиновом захвате.

Исходные данные:

- Пр. глубина скважины Н – 1900 м

- КНБК и типоразмер бурильных труб приняты по опыту бурения и с учетом оснащенности бурового предприятия– турбобур ТРМ-195 18 м, вес 3100 кг + УБТ Ø178 – 10 м, q – 145 кг/п.м.

- Плотность бурового раствора – 1300 кг/м³.

- Бурильные трубы Ø127 мм гр.пр. Дх9,2; Приведённый вес 1п.м, q = 31 кг.

- Коэффициент запаса прочности на разрыв К_з = 1,3.

- Коэффициент, учитывающий силы инерции и сопротивления при подъеме – К_д – 1,15.

- Перепад давления на КНБК – 5,9 МПа

-Максимальное давление в бурильных трубах на устье 10 мПа.

- Глубина опорожнения бурильной колонны при работе ИП – 1000м.

1.Определяется допустимая глубина спуска бурильной колонны, составленной из труб Ø127 мм гр.пр. Дх9,2 из выражения:

,

Где  Q_p=σ_Т ·– допускаемая растягивающая нагрузка с учётом запаса прочности;

G- вес КНБК и забойного двигателя кГ;

Р₀- перепад давления в КНБК кГ/см²;

S₀- площадь сечения канала бурильной трубы см²;

F₁- площадь сечения трубы по металлу

q- вес 1 метра бурильной трубы кГ;

ρ_ж и ρ_м – плотность промывочной жидкости и материала труб соответственно;

Определяется допустимое растягивающее усилие для данного топоразмера труб

Определяем допустимую длину бурильных труб длинного типоразмера

Произведем проверочный расчет на разрыв с учетом растягивающего усилия от перепада давления в ГЗД и долоте

Напряжение в теле трубы, площадь сечения которой составляет 0,0034м² определяем из выражения

Коэффициент запаса прочности составит

Условие запаса прочности выполнимо.

Проверка на внутреннее избыточное давление.

Расчёт производится путём определения величины напряжения, обусловленного максимально возможным внутренним избыточным давлением и его сравнением с допустимым для данного типоразмера труб.

σ р =  ;

где Р_в.и. - ожидаемое  внутреннее избыточное давление в колонне бурильных труб на рассчитываемой глубине;

D_в – внутренний диаметр труб;

t – толщина стенки трубы; 

 Kр – коэффициент разностенности труб (принимается 0, 875).

σ р = 10·0,1086 / 2·0,785·0,0092= 7,5 МПа

n=38/7,5 = 5,06 > 1,15